CHAPITRE 2 - COMPORTEMENT MECANIQUE DUPNEUSOL

2.1. INTRODUCTION

Le programme des essais sur le Pneusol doit tenir compte de sa composition (association depneus usagés et de sols) et aussi des moyens disponibles. De plus le matériau utilisant undéchet abondant, le pneu usagé non rechappable (pnur), ces essais ont aussi pour but deconvaincre les maîtres d'ouvrages du "sérieux de notre étude" et de les inciter à l'utiliser etaussi à prendre notre relève. Ils sont donc orientés dans plusieurs directions:

- une étude théorique et expérimentale à partir des essais à l'appareil triaxialsur un sol renforcé "sable-latex" pour montrer que grâce à la présence des armatures dans lespneus les résultats espérés sont bien meilleurs que ceux obtenus avec ce mélange,

- des essais in situ pour déterminer l'adhérence pneumatique-sol, facteurimportant dans le calcul de la stabilité externe des ouvrages de soutènement en Pneusol,

- des essais in situ de capacité portante, de comportement sous chargesdynamiques

- des essais ponctuels sur modèles réduits tridimensionnels ayant pour objetd'obtenir des résultats d'ordre qualificatif permettant de mettre en évidence l'influence decertains paramètres.

- des suivis sur des ouvrages réels.

Nous allons développer les trois premiers points et pour les deux derniers, les expliciter aufur et à mesure dans les applications du Pneusol.

2.2. ETUDE EN LABORATOIRE DU MELANGE "SABLE-LATEX"

Le Pneusol est matériau composite constitué de deux éléments ayant des modules dedéformation très différents : d'une part le pneu et d'autre part le sol. Le comportement globald'un tel matériau résulte des caractéristiques mécaniques des deux composants de base et deleurs proportions relatives.

Renforcer un sol par un matériau de module plus faible que le sol est à priori une mauvaiseidée. Le matériau ainsi réalisé serait intermédiaire et posséderait des caractéristiques plusfaibles que le sol de base.

Or la plupart des constituants du pneu sont armés par des armatures très résistantes. Leurschématisation en laboratoire n'est pas aisée à réaliser. On peut cependant tenter de cerner

partiellement leur comportement, notamment dans le cas simple où le fonctionnement duPneusol est basé sur le frottement (bandes de roulement aplaties). Ceci ne correspond pas aucas que l'on utilise habituellement, c'est à dire avec les bandes de roulement sur chant.Des essais ont été réalisés à l'appareil triaxial sur des échantillons cylindriques de sable armépar des disques horizontaux de feuilles d'aluminium ou de latex. Les échantillons avaient 10cm de diamètre et 20 cm de hauteur. Le sable utilisé était du sable de Fontainebleau, dont lagranulométrie est très serrée (diamètre moyen des grains : 0,10 mm) et le poids volumiquecompris entre les valeurs extrêmes suivantes :

13,90 kN/m3 ≤ γd ≤ 17,20 kN/m3

Chaque lit d'armature était constitué par un disque circulaire de même diamètre quel'éprouvette. Le papier d'aluminium a 18µm d'épaisseur, une résistance moyenne à la traction

de 11,50 kN par centimètre. Le module E de l'aluminium est de l'ordre de 7x109 kPa. Lelatex utilisé a 0,5 mm d'épaisseur, un module dépendant du taux de déformation et unerésistance à la rupture de l'ordre de 20 MPa

100% de déformation E=0,7 MPa300% de déformation E=1,6 MPa600% de déformation E=9,5 MPa

Les lits d'armatures, tous identiques, étaient disposés horizontalement et régulièrementespacés d'une distance ∆H égale à 2 cm ou 5 cm.

Le comportement de la Terre Armée à l'appareil triaxial a été abondamment étudié par denombreux laboratoires et notamment par le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées etl'INSA de Lyon et les principaux résultats sont déjà largement publiés.

Rappelons ici quelques résultats marquants et leur comparaison avec les essais sur deséchantillons armés de latex.

* Courbes contrainte-déformation (Fig.11)

La courbe contrainte-déformation de l'échantillon de sable armé classique(disques d'aluminium) possède une tangente commune avec celle du sable seul,contrairement à celle du latex (pente plus faible).

Figure 11 : Courbes "contrainte-déformation" d'éprouvettes de sable et de sable armé d'aluminium ou de latex

Cela signifie que les modules tangents à l'origine sont différents et dépendent descaractéristiques des armatures, de l'espacement ∆H entre les armatures et de leur épaisseur.

L'épaisseur non négligeable des disques de latex explique aussi pour une bonne partl'obtention d'un module tangent plus faible.

a) Courbes intrinsèques

L'étude du comportement global du sable armé classique permet de dégagerles conclusions suivantes:

* Il existe deux types de rupture de l'échantillon :

- rupture par défaut d'adhérence, caractérisée par une déformation en tonneaude l'éprouvette et sans cassure des armatures;

- rupture des armatures, avec apparition d'un plan de rupture;

* A la rupture, lorsqu'il y a cassure des armatures, le sable est à l'état limite et laprésence des armatures se traduit par l'existence d'une cohésion anisotrope, proportionnelle àla densité des armatures et dont la valeur maximale est donnée par la relation suivante:

C = (1/2√Kp )xRt /∆ H

Rt = résistance à la traction/unité de longueur

∆H = espacement des armaturesKp = 1/Ka = coefficient de butée de Rankine

Figure 12: Courbe intrinsèque d'un sable et d'un sable armée de caoutchouc

* Dans une sollicitation triaxiale à contrainte latérale constante, le sable situé entreles armatures voit son état de contrainte moyen évoluer progressivement depuis l'état derepos (K =Ko) jusqu'à l'état limite Ka.

L'étude du comportement global du sable armé de latex montre par contre :

- des déformation axiales (ε1) et latérale (ε3) plus importante que le sable

seul.

- un déviateur à la rupture légèrement plus faible que pour le sable seul ainsiqu'une déformation à la rupture ε1 plus importante. La comparaison des deux courbes

intrinsèques semble montrer un léger décalage, qui se caractérise par une faible diminutionde l'angle de frottement (angle de frottement du sable Φ= 37°). Outre le module du latex, sonépaisseur peut également jouer un rôle assez important (Fig.12).

b) Explications du comportement

Considérons deux matériaux de modules E1 et E2 soumis à une force F se

répartissant entre F1 et F2 (F = F1 + F2).

Soient S1 et S2 leurs sections respectives et la déformation commune, on a :

ε = F1/ E1S1 = F2 / E2S2

=

F1 = ε E1S1F2 = ε E2S2

Si E1 est infiniment supérieur à E2 (cas du sable armé classique), la force F1sera infiniment supérieure à F2 et on aura alors F1 peu différente de F (Fig.13).

Figure 13 : Comportement en traction d'un matériau composite

Les efforts qui se développent dans la masse du sol sont repris alors par les armatures, par lebiais

du frottement sol-armature, ce qui confère au matériau la cohésion trouvée lors des essaistriaxiaux.

Figure 14 : Comportement comparé d'un sable et d'un sable latex

Dans le cas d'un échantillon de sable-latex, le module du latex est très largement inférieur àcelui du sable; ce dernier a donc repris l'ensemble des efforts. Notons que l'épaisseur du latexjoue un rôle également important.

Considérons de nouveau les deux même matériaux, le sable et le latex. Supposons qu'on lessoumet à un effort de traction selon le principe ci-dessous

Si nous remplaçons une partie du sable de module E1 par du latex de module E2 = αE1 (avec α petit que 1) et de section µS (S la section de l'élément), comparons les

contraintes dans le sable pour une même sollicitation F :

Cas 1 : σ1 sable = F/S

Cas 2 : σ2 sable = F1/(1-µ)S

Or on a: F1/(1-µ) SE1 = F2/µSE2 = F/S [E1(1-µ) + µE2], d'où :

σ2 sable = FE1/S [E1(1-µ) + µE2] = σ1 sable. 1/(1-µ)+µα = 1/1+µ(α-1)

or α est très inférieur à 1 et α-1 est négatif et 1+µ(α-1) est inférieur à 1, ce qui entraîne que1/1+µ(α-1) est supérieur à 1.

On en déduit donc que la contrainte dans le sable est plus forte dans le deuxième cas quedans le premier.

Le sable dans l'échantillon de sable-latex est soumis à des efforts plus importants que celuid'un échantillon de sable seul. Il n'est donc pas intéressant "d'armer" le sable avec du latex.Le calcul s'applique aussi pour le renforcement avec des non-tissés.

Dans la pratique, les pneumatiques sont fabriqués à partir du caoutchouc vulcanisé, c'est àdire comportant de l'ordre de 40% à 50% de latex, mais aussi différents autres éléments telsque l'huile, les copolymères butadiène-styrène,etc....Ils possèdent de plus la particularitéd'être particulièrement bien armés par des fils câblés, des fibres naturelles ou artificielles(nylon, rayonne..) ou métalliques qui constituent une sorte d'armatures des pneus, supportantles flancs et la bande de roulement.

On peut donc penser qu'à partir de ces essais simples, la courbe intrinsèque du Pneusol estintermédiaire entre celle d'un sable armé d'acier et celle d'un sable armé de caoutchouc(mélange de latex et de divers produits chimiques) avec une cohésion induite importante parsuite des caractéristiques élevées de l'acier.

Il est certain que la rupture d'un tel matériau composite résulte tout d'abord de la rupture dusable.

La figure 15 montre les courbes "contrainte-déformation" de ces matériaux. Le module dusable-latex est toujours plus faible que celui du sable. Compte tenu des résultats précédents,

en dosant convenablement la quantité de pneumatiques à "injecter" dans le sol, on devraitobtenir un matériau composite à faible module initial et à fort déviateur à la rupture.

Figure 15 : Courbes "containtes-déformations"(La courbe du Pneusol est une hypothèse)

Le comportement du Pneusol est en fait très complexe et, suivant le mode d'utilisation deséléments de pneumatiques, l'effet du frottement "sol-pneumatique" peut devenir trèssecondaire par rapport à l'effet d'ancrage, qu'on ne peut étudier en laboratoire.

2.3. L'ADHERENCE SOL-PNEUMATIQUE : ESSAIS D'ARRACHEMENT

L'adhérence sol-pneumatique a été étudiée en 1974 au Laboratoire Régional des Ponts etChaussées de Clermond Ferrand, au moyen d'essais en vraie grandeur de traction d'élémentsde pneumatique noyés dans un remblai (LONG et POUGET, 1980). Nous avons plusparticulièrement cherché à mettre en évidence l'influence :

- du type d'armature, en bande ou en nappe,- de la longueur de l'armature,- de la contrainte verticale sv (hauteur du remblai)

Le pneumatique utilisé était du type MICHELIN ZX 145*130

2.3.1. Description de l'essai

Chaque élément testé est mis en place sous une épaisseur de remblai constitué de gravealluvionnaire de l'Allier (granulométrie 0/60). Un câble en acier (élingue) est mis en place à

l'avant de l'élément et permet d'effectuer la mise en traction à partir d'un ou deux camionssitués à environ 5m du pied du massif. On supprime les frottements et les effets de bord lelong de la plus grande partie de ce câble par sa mise en place à l'intérieur d'un tube en acierde diamètre 50 mm (Fig.16).

Figure 16 : Schéma de principe des essais d'arrachement d'éléments de pneumatique

Le treuil du camion permet d'atteindre une force de traction maximale de 120 kN aprèsmouflage. La traction du câble a été réalisé la plupart du temps à raison d'une traction de 1 à2 cm toutes les 20 secondes, soit environ 0,75 mm/s.

Les valeurs relevées sont :

- l'effort de traction, mesuré par un dynamomètre de traction à jauges de contraintesavec lecture sur un galvanomètre à pont de Wheastone et monté entre l'élingue et la pouliede mouflage. La précision de la mesure est de plus ou moins 0,500 kN pour une mesuremaximale de 100 kN (0,50%);

- le déplacement à l'avant de l'élément testé, obtenu par la mesure du déplacement del'élingue à l'aide d'un onglet fixé sur celle-ci. La précision de la mesure est de l'ordre de plusou moins 2 mm;

- le déplacement à l'arrière de l'élément est obtenu en mesurant à l'arrière du remblaile déplacement d'un petit câble d'acier de 1 mm de diamètre enfilé dans un tube de plastiquesouple de 4 mm de diamètre. Plusieurs points peuvent ainsi être suivis en déplacementsuivant les points d'accrochage sur l'élément. La précision de la mesure est ici de plus oumoins 1mm.

Le compactage du remblai a été réalisé dans la plupart des cas par le chargeurapprovisionnant le chantier en matériau.

Pour chaque hauteur de remblai étudié, des étalonnages des élingues avec le systèmed'attache de l'élément testé ont été réalisés.

A la fin de chaque série d'essais, le remblai a été démonté avec soin, afin d'observer l'état desarmatures (type de déformation, rupture)

De plus, la compacité du remblai a été mesurée tous les 50cm (20 kN/m3).

2.3.2. Formes d'assemblages

Les différents éléments de pneumatiques peuvent être disposés de plusieurs manières :

- flanc posé à plat,- bande de roulement mise sur chant,- bande de roulement aplatie; une telle solution (double épaisseur de

pneumatique) évite de couper transversalement la bande et de mettre ainsi à nu les aciers. Deplus, c'est aussi une opération en moins, donc des économies lors de la mise en œuvre de cematériau.

L'assemblage de ces éléments permet de réaliser des armatures linéaires ou en nappes. Ilconvient de tenir compte dans cet assemblage de la possibilité de moduler la résistance del'armature en certains points où les efforts de traction sont plus importants, ou toutsimplement de limiter la déformation. De plus, le montage des éléments doit rester simplepour rendre le procédé techniquement et économiquement valable. La liaison entre lesdifférents éléments est faite avec des pièces métalliques adaptées. Par la suite, diversesliaisons ont été étudiées.

Six remblais de hauteurs différentes ont été réalisés:

- le remblai R1 a surtout permis la mise au point de l'ensemble des opérations de miseen œuvre et d'essai.

- les remblais R2, R3, R4, de hauteurs différentes, reproduisent les mêmes typesd'essais sur des armatures linéaires;

- le remblai R5 a permis de tester des éléments de pneumatiques assemblés en nappes(flancs et bandes de roulement sur chant);

- le remblai R6 a fourni en un complément d'essais de traction sur des élingues(étalonnage).

La figure 17 montre une vue en plan des différents remblais

Figure 17 : Vue en plan des remblais

2.3.3. Résultats des essais

Les courbes "effort-déformation" obtenues lors des essais sont données en annexe A.

On trouve sur ces courbes (Fig.18):

- les efforts T mesurés au niveau du câble de traction (T) en fonction du déplacement∆L à l'avant de l'élément testé, déduction faite de l'étalonnage du système d'attache, réalisésystématiquement pour chaque type d'attache et chaque remblai;

- le déplacement ∆1 à l'arrière de l'élément,

- l'allongement de l'élément testé, par déduction des courbes précédentes: ∆ = ∆L - ∆1

- pour certains essais, est également représenté l'allongement de l'élément en fonctiondes efforts appliqués.

On peut grâce à ces mesures déterminer le glissement, le diamètre et l'allongement del'élément enfoui dans le remblai.

Figure 18 : Courbe type effort-déplacement

Pour chaque essais sont également indiqués:

- la valeur de l'effort maximal (avec l'indication de rupture éventuelle de l'attachelorsque celle-ci se produit),

- le déplacement ∆1 correspondant à l'effort maximal de traction;

- la valeur de l'effort de traction pour une déformation de 10 cm et de 15 cm.

Les courbes "effort-déformation" obtenues présentent généralement la même allure, avecune assez forte tangente à l'origine (1,1 à 10 kN/m - moyenne de 4 essais). On constate quela valeur du déplacement correspondant au maximum de l'effort de traction augmente avec lenombre des éléments et que cet effort maximal n'est pas directement proportionnel aunombre d'éléments. D'autre part, l'effort maximum de traction n'est obtenu qu'après le débutdu glissement de l'ensemble de l'éprouvette testée.

Les dispositions mises en œuvre permettent de séparer la déformation propre de l'élémentsoumis à l'effort de traction du glissement lui-même.

L'interprétation fine de l'ensemble des résultats est faite sur le même schéma que celle de lacourbe type.

On constate que la courbe "effort-déplacement" présente pratiquement toujours un maximumplus ou moins marqué, plus ou aplati.

Plus l'effort appliqué est grand, plus la déformation est grande. Au point I, on observe ledéplacement de l'arrière de l'élément testé.

Au-delà du point I, par exemple lorsqu'on atteint le sommet de la courbe, le déplacementmesuré est composé de la déformation du pneu et de son glissement. Cette façon de procéderpermet tout d'abord de procéder au traçage de la courbe en pointillé, de la déformation réelledu pneu. Elle permet en outre de déterminer le déplacement et les efforts des différentspoints se trouvant derrière le point d'application de l'effort.

a) Assemblage de type linéaire

a.1. Bandes de roulement aplaties

Le tableau 1 montre l'influence du nombre d'éléments et de la contrainte verticale sur l'effortmaximum obtenu.

Bien que la dispersion des résultats soit importante, on constate que, dans l'ensemble, latraction maximale a plutôt tendance à augmenter avec le nombre d'éléments. Pour unearmature composée de trois éléments, elle est de l'ordre de 60 kN.

Seul le premier essai permet de tracer l'ensemble des courbes "effort-déformation" (Fig.19).Pour les trois éléments, on note une progression assez linéaire de la force de traction. Le picest atteint pour des déformations croissantes et presque proportionnelles avec le nombre

d'éléments testés. Les éléments testés ne dépassent pas le nombre de trois; il nous est doncdifficile d'extrapoler pour un assemblage dépassant ce nombre.

En comparant la courbe "contrainte-déplacement" pour un élément avec la courbe ∆1 du

déplacement à l'arrière du pneu, on constate que le glissement commence à un effort assezproche du maximum, qui n'est atteint que grâce à un déplacement de quelques centimètres.La courbe ∆'1 montre la déformation réelle de l'élément.

Tableau 1 : Effort de traction en fonction du nombre d'éléments (bandes de roulementaplaties)

____________________________________________________________________ Effort de traction

___________________________________________Contrainte 1élément 2éléments 3élémentsverticale (kN) (kN) (kN)

___________________________________________________________________H=1m(20,5kPa) 31 49 68

___________________________________________________________________H=1,5m(30,7kPa) 16,3 49 68

___________________________________________________________________H=1,8m(36,9kPa) 55* 85* 67*

___________________________________________________________________H=2m(41kPa) 43,5

___________________________________________________________________

*Déduction non faite de l'étalonnage

Figure 19 : Courbes "contrainte-déformation" des bandes de roulement aplaties

Tableau 2: Déformation maximale

_______________________________________________________________________1élément 2éléments 3éléments

____________________________________________________Traction 30kN 47,5kN 69kNmaximale

_____________________________________________________________________Déformation 10cm 30cm 50cmmaximale

_____________________________________________________________________

La courbe "contrainte-déplacement" pour deux éléments s'interprète de la même façon. Aupoint J1, (pour un effort de l'ordre de 35kN) on assiste au déplacement du premier élément.

Il faut attendre pratiquement un déplacement de 7cm, au point J2 (42,5kN), pour solliciter

l'arrière de l'élément 2.

Par contre, l'étude de l'influence de la contrainte verticale montre une très grande dispersion.En tout état de cause, on peut cependant définir les ordres de grandeur pour les effortsmaximaux mesurés avant rupture ou lors du glissement des éléments, dans le cas d'unecontrainte verticale supérieure ou égale à 20,5 kPa.

Il est certain que, sous l'action de l'effort de traction, les bandes de roulement aplatiess'allongent en présentant vraisemblablement une légère réduction de section.

L'analyse des résultats montre un allongement important du premier élément puis unglissement de celui-ci, qui met en traction le deuxième élément, pour lequel on observe unallongement propre plus faible, le troisième étant peu sollicité.

a.2. Bandes de roulement sur chant

Les valeurs de la traction maximale sont dans l'ensemble très dispersées. Le tableau 3 donneune idée de l'ordre de grandeurs des valeurs obtenues.

Par comparaison avec les essais précédents, on constate une faible amélioration de l'effortmaximal obtenu et de plus le nombre des éléments semblent avoir que peu d'influence(Fig.20).On peut reprendre l'interprétation précédente, qui montre une mise en traction progressivedes éléments et une déformation assez importante des différents assemblages.

Tableau : 3 Tractions maximales dans les bandes de roulement

__________________________________________________________________ Efforts de traction (kN)

_______________________________________________ Contrainte 1élément 2éléments 3éléments verticale __________________________________________________________________ H=1m(20,5kPa) 33,50 32 41 __________________________________________________________________ H=1,5m(30,75kPa) 25,50 35 6 __________________________________________________________________ H=1,85m(37,9kPa) sup66* sup60* sup58* __________________________________________________________________ H=2m(41kPa) sup51* __________________________________________________________________

* Rupture des attaches

Figure 20 : Courbes "effort-déformation" pour des bandes de roulement sur chant(σv = 20,5 kPa)

Lors du déblaiement, on observe que, sous l'action de la sollicitation, la déformation de labande de roulement sur chant fait évoluer sa forme initiale circulaire vers une forme engoutte d'eau. Le périmètre de la bande de roulement augmente avec l'effort. Dans le cas deplusieurs éléments, la déformation est accentuée également au niveau des attaches entre leséléments. La transmission des efforts étant progressive, la déformation du second élémentest moins accentuée, ainsi que celle du troisième.

Figure 21 : Allure des bandes de roulement sur chant après essai

On observe que, dans tous les cas, le maximum n'est atteint qu'après un glissement del'éprouvette testée et pendant l'ovalisation de celle ci.

Comme pour le cas des bandes de roulement aplaties, l'adjonction d'un élémentsupplémentaire entraîne un meilleur ancrage du premier élément mais confère par contre uneplus grande déformation pour des valeurs d'effort sensiblement identiques. De plus, ilapparaît qu'il existe une déformation limite qu'on ne peut guère dépasser, même parl'adjonction d'un plus grand nombre d'éléments: c'est la déformation maximale du premierélément.

Le tableau 4 donne les allongements mesurés dans les configurations testées pour des bandesde roulement aplaties pour des contraintes verticales de 20,5 et 30,75 kPa et au maximum del'effort de traction.

Tableau 4 : Allongements maximaux en fonction du nombre d'éléments pour des bandes de roulement aplaties

________________________________________________________________Allongement mesuré (cm)

__________________________________________Contrainte 1 élément 2 éléments 3 élémentsverticale

_________________________________________________________________H=1m 27 - -

(20,5 kPa) 34 9 - 37 20 4

_________________________________________________________________H=1,5m 17 - -

(30,75 kPa) 25 4 - 24 11 6

_________________________________________________________________Il apparaît également que les déformations sont moins importantes lorsque la contrainteverticale augmente.

Les déformations mesurées avec les bandes de roulement sur chant sont beaucoup plusimportantes que celles mesurées dans le cas des bandes de roulement aplaties, du fait del'ovalisation de la bande.

A titre indicatif, pour un effort de traction de 20kN, la déformation ∆L à l'avant du premierélément est donnée dans le tableau 5.

Tableau 5 : Allongements maximaux globaux en fonction du nombre d'éléments pour desbandes de roulement sur chant.

___________________________________________________________________

Allongement global mesuré(cm)

_____________________________________________Contrainte 1 élément 2 éléments 3 élémentsverticale (kPa)

___________________________________________________________________ 20,5kPa 5,5 11 13

___________________________________________________________________ 30,75 13,5 15

_______________________________________________________________ 37,9 4 4 4

___________________________________________________________________

a.3. Les flancs

Les résultats obtenus pour ces essais sont beaucoup moins dispersés que lors des essaisprécédents. On pourrait penser que les aciers et la forme des tringles sont beaucoup plushomogènes.

Tableau 6 : Tractions maximales dans les flancs des pneus en fonction du nombred'éléments

______________________________________________________________________Traction maximale (kN)

______________________________________________Contrainte 1 élément 2 éléments 3 éléments

verticale(kPa) ____________________________________________________________________

20,50 19,50 30 sup33,5* ____________________________________________________________________

30,75 33 sup27* sup28* ____________________________________________________________________

41 sup30* sup27* sup26* ____________________________________________________________________

*Rupture des flancs au niveau de l'attacheLe vieillissement des pneus joue faiblement sur les caractéristiques des flancs, dont l'élémentessentiel est justement ces aciers.

On observe toutefois une rupture des flancs au niveau de l'attache au fur et à mesure que lacontrainte verticale et le nombre d'éléments augmentent.

Les courbes "contrainte-déformation" montrent peu de différence entre les valeurs pour deuxet trois éléments (Fig.22).

Figure 22 : Courbes "effort-déformation" pour différent nombre d'éléments de flancs (H = 1m, σv = 20,5 kPa)

Sous la sollicitation, les flancs se déforment et passent d'une forme circulaire à une formeovale (Fig 23). De plus, la couronne de caoutchouc entourant la tringle ondule pour formerde petites vaguelettes à l'avant de l'élément.

Comme pour tous les autres essais la déformation est plus important lorsque le nombre deséléments augmente c'est-à-dire l'ancrage du premier élément est mieux assuré.

Figure 23 : Allure des flancs après l'essai de traction

L'effort maximal de traction a été obtenu en même temps que ou immédiatement après ledébut du glissement de l'éprouvette.Pendant la phase de glissement, les déformations restent assez constantes.

Compte tenu des nombreuses ruptures d'attaches observées lors des essais, il n'est paspossible d'en déduire les déformations des différents éléments. Toutefois, il semble que :

- la déformation d'un élément est plus importante (à hauteur constante)lorsqu'il est attaché à un autre élément dans sa partie arrière, c'est à dire qu'il est mieuxancré ;

- la déformation est moins importante lorsque la contrainte verticale croît, cequi est tout à fait normal à cause de l'influence du poids des terres.

b) Assemblages en nappes

Des essais de traction ont été réalisés sur des éléments de pneumatiques se prêtantparticulièrement bien à un assemblage en nappe : (Fig.24)

- les bandes de roulement sur chant,- les flancs.

Les essais ont été réalisés sous une seule charge verticale (massif de hauteur 1m).

On trouvera en annexe les courbes "contrainte-déformation" des différents assemblagestestés (trame en losange ou en carré).

Figure 24 : Assemblage de pneumatiques en nappes

b.1. Bandes de roulement sur chant

Deux sortes d'essais ont été réalisées avec des dispositions différentes :

-trame en losange : 5 essais de 3 à 8 éléments,-trame en carré : 1 essai à 9 éléments.

Ces essais ont été conduits jusqu'à la rupture, qui a toujours lieu au niveau de l'attache et quiest intervenue pour des tractions de 38 à 68 kN.

La figure 25 présente les principaux résultats obtenus, avec en particulier la valeur de l'effortde traction mesuré pour un déplacement de 5 cm.

Figure 25 : Essais en nappes

Les déplacements mesurés sont toujours inférieurs à ceux que l'on a pu observer dans le casdes essais sur des armatures linéaires. A titre indicatif, pour un effort de traction de 21 kN, ledéplacement, au niveau de l'attache, est de (pour H= 1m) :

(a) 2 cm pour 9 éléments disposés en trame carrée (Fig.26),

Figure 26 : Bandes de roulement sur chant en nappes (trame carrée). Vue avant remblaiement

(b) 9 cm pour 5 éléments disposés en losange,

(c) 7 cm pour 6 éléments disposés en losange,

(d) 9,5 cm pour 8 éléments disposés en losange,

(j) 4 cm pour 5 éléments disposés en losange, mais avec l'application de l'effort de tractionsur l'élément central arrière;

(k) 6 cm pour 3 éléments disposés perpendiculairement à l'axe de traction.

On constate que la meilleure disposition est celle de la trame carrée (cas a), qui peutéventuellement être associée au cas j, c'est dire possédant une attache sur un élément situé audeuxième rang.

Ces valeurs sont à comparer à celles données dans le tableau 8 dans le cas de deux ou troiséléments par armature.

A titre indicatif, nous donnons la courbe obtenue pour l'essai avec 5 éléments et avec le pointd'application de l'attache situé à l'arrière (Fig.27).

On constate tout d'abord que la pente à l'origine est plus importante (une déformation faible)que pour les autres essais Le glissement n'apparaît que pour un allongement de l'ordre de 7cm (34 kN).

L'ancrage est en fait assuré par une seule bande de roulement, maintenue latéralement pardeux autres; les deux autres bandes de la première rangée jouent principalement le rôle debutée, de blocage.

Figure 27 : Résultats de l'essai (j)( 5 bandes de roulement sur chant)

b.2. Cas des flancs de pneus

Ces essais, comme les précédents, ont été conduits jusqu'à la rupture au niveau de l'attache.Cette rupture est intervenue pour des valeurs de l'effort de 33 à 57,5 kN.

Cinq essais (e, f, g, h, i) ont été réalisés, et l'on constate que, malgré la symétrie del'assemblage des éléments et le centrage des efforts appliqués, les déplacements des élémentsse trouvant à l'arrière ne se produisent pas de manière symétrique.

Un essai particulier (essai i) a été réalisé en appliquant l'effort sur deux éléments en mêmetemps). Les déplacements mesurés au niveau de l'attache sont les plus faibles de cette séried'essais (5,5 cm pour un effort de 44 kN). Son application pratique risque cependant d'êtreonéreuse à cause de la fabrication du crochet spécial permettant l'application de la force.Pour les autres essais, un effort de traction de 20 kN entraîne un déplacement au niveau del'attache de :

-(e) 11 cm (4 éléments selon une trame en losange),

-(f) 8 cm (5 éléments à trame en losange et attache sur l'élément centralarrière),

-(h) 8 cm (8 éléments à trame en losange),

-(g) 10 cm (9 éléments à trame carrée) (Fig.28),

Figure 28 : Flancs en nappe

Ces valeurs sont du même ordre de grandeur que celles mesurées lors des essais sur deséléments linéaires.

c) Essais particuliers

Des essais de traction ont été réalisés sur des éléments doublés; l'éprouvette étant constituéede deux éléments l'un dans l'autre pour les bandes de roulement et l'un sur l'autre pour lesflancs.

Dans tous les cas, les résultats obtenus sont comparables à ceux d'un seul élément lorsqu'il ya glissement de l'éprouvette (défaut d'adhérence). Par contre, lorsque l'ancrage est suffisant,les efforts de traction obtenus sont beaucoup plus importants pour un élément doublé, cetteaugmentation pouvant atteindre le double de la valeur initiale. Une telle disposition estparticulièrement intéressante pour renforcer localement certains assemblages et les attaches.

2.3.4. Tentatives d'interprétation de l'adhérence "sol-pneumatique"

L'interprétation des résultats précédents n'est pas aisée car nous avons affaire dans la plupartdes cas à de grandes déformations. Cependant, on peut penser que certains calculs utiliséspour le dimensionnement des sols renforcés (Terre Armée, etc....) ou pour interpréterl'interaction sol-renforcement pourraient être adaptés aux cas des ouvrages en Pneusol(VIDAL, 1966; SCHLOSSER et VIDAL, 1969).

a) Bande de roulement aplatie

La mise bout à bout des bandes de roulement aplaties conduit à une armature linéaire etl'interprétation peut être faite simplement comme pour le cas d'une armature de Terre Arméede faible module.

L'effort de traction appliqué est équilibré par le frottement sol-caoutchouc exercé sur lesdeux faces des éléments enterrés dans le remblai. Suivant le degré d'usure et le type dedessins des pneus, une partie de ce frottement peut être considérée comme de type sol-sol(Schlosser, 1972).

Si f est le frottement sol-pneumatique, on peut faire le calcul très simplifié suivant:

Tm = σv f S

σv = γ H

S= 2bL

f = Tm/2 γ H b L

Tm : effort de traction maximal,

H : hauteur de remblai,γ : poids volumique du remblai,b : largeur de l'élément (ici b = 16,50 cm) en négligeant les éventuels

rétrécissements,L : longueur de l'armature. Cette longueur est déterminée pour Tm sur les courbes

d'essais. La longueur d'un élément au repos est de l'ordre de 92 cm.

Les résultats sont reportés dans le tableau 7. On constate une certaine homogénéité desvaleurs obtenues pour le coefficient f.

Tableau 7 : Coefficient de frottement f pour les bandes aplaties

__________________________________________________________Contrainte 1 élément 2 éléments 3 élémentsverticale__(kPa)___________________________________________________20,50 4,60 3,60 3,2030,75 1,70 sup2,20 sup1,2841 sup2,88__________________________________________________________

b) Bandes de roulement sur chant

L'effort de traction Tm est équilibré par:

* le frottement sol-caoutchouc sur la surface verticale externe de l'élément, sur lescôtés et à l'avant de celui-ci. Cette surface varie en fonction de l'effort appliqué ;

* le frottement sol-sol le long de deux surfaces engendrées par le remplissage de labande de roulement. Ces deux surfaces sont initialement circulaires, mais là aussi, ellesvarient en fonction de l'effort appliqué et éventuellement du système d'attache(poinçonnement plus ou moins important du caoutchouc). On peut supposer pour simplifierle calcul, que les deux surfaces horizontales sont invariables et égales à la surface initiale ducercle proche du diamètre du pneu;

* de la butée exercée à l'avant de l'éprouvette.

Un calcul approché peut être réalisé en ne considérant que la butée Fb et le frottement Fs sur

les deux surfaces horizontales engendrées par la bande de roulement (Fig.29).

On a:

Tm = Fb + Fs pour 1 élément

Tm = Fb + 2 Fs pour 2 éléments

Figure 29 : Hypothèse de calcul pour les bandes de roulement sur chant

Avec: Tm = effort maximum de traction,

Fb = effort dû à la butée à l'avant du premier élément,

Fb = Kp γ[a2/2] avec a=0,165 m =largeur de la bande,

Fs = effort dû au frottement sol-sol le long de deux surfaces circulaires

Fs = 2 γ H S tgΦ pour S = 0,269 m2

En prenant un angle de frottement interne de 35° pour le matériau de remblai, on arrive auxrésultats du tableau 8, qui sont comparables malgré quelques écarts avec les résultatsexpérimentaux.

Tableau 8 : Valeurs mesurées et calculées des efforts de tractions

__________________________________________________________________Contrainte Mesures Calculs

Configuration verticale Tm(kN) Tcal(kN)

______________________ (kPa)_____________________________________1 élément 20,50 33,5 16

30,75 25,5 23 41, 30,5 30

__________________________________________________________________2 éléments 20,5 32, 24

30,75 35, 35_________________________________________________________________3 éléments 20,5 41, 32__________________________________________________________________

c) Les flancs des pneumatiques

L'analyse la plus "aisée" à faire concerne les flancs associés linéairement puisqu'on peutsupposer que leur comportement et leur fonctionnement sont semblables à ceux des bandesde roulement aplaties.

Cependant, les efforts mesurés ne résultent pas des mêmes actions et l'observation deséprouvettes après essai montre que le frottement sol-pneumatique est loin d'être négligeable.Au fur et à mesure des déformations, des "vaguelettes" apparaissent à l'avant de l'élément.

Il est difficile de faire la part du frottement sol-sol provenant du cisaillement des tringles etdu frottement sol-caoutchouc et, de plus, la surface des flancs est variable.

On retiendra cependant que les efforts mesurés restent assez importants (supérieurs à 20 kN)pour l'ensemble des essais réalisés pour des déformations du même ordre de grandeur.

d) Synthèse des résultats

D'une manière générale, les courbes "effort-déformation" présentent d'assez fortes tangentesà l'origine et on observe même une partie rectiligne pour la plupart d'entre elles.

* Pour l'ensemble des essais réalisés, les pentes de ces parties rectilignes (lorsqu'ellesexistent) varient de :

- 11 à 90 kN/m (moyenne 40 kN/m) pour les essais sur bandes de roulement aplaties ;- 17 à 115 kN/m (moyenne 43 kN/m) pour les essais sur flancs;- 12 à 105 kN/m (moyenne 30 kN/m) pour les essais sur bandes de roulement sur

chant

* Par exemple, nous avons reproduit sur la figure 29, les courbes "effort-déplacement" pour la même charge verticale (H=1m) et pour les éléments isolés testés.

Figure 30 : Courbes "effort-déplacement" de trois éprouvettes élémentaires

On constate que :

- la valeur de l'effort maximum est à peu près identique entre bandes de roulement surchant et aplaties (30 kN), alors qu'elle diminue de manière assez importante pour les flancs(20kN). Les déplacements sont par contre plus importants pour les bandes de roulement surchant (18 cm au lieu de 8 à 9 cm pour les autres) ;

- au niveau des déformations propres des éprouvettes, le comportement est différentsuivant le type étudié : on observe une déformation propre de 10 cm pour la bande deroulement aplatie, de 20 cm pour les flancs et de 30 cm pour la bande de roulement surchant, cette dernière étant soumise de plus à un effort d'ovalisation ;

- pendant le glissement de l'élément de pneu, la longueur de l'élément testé restesensiblement constante.

* Dans le cas des armatures linéaires, on a pu obtenir pour certains essais une courbe"effort-déplacement" complète avec "glissement" de l'élément de pneu testé. Par contre, pourtoute augmentation de la surcharge verticale ou toute association supplémentaire de pneusentraîne une rupture de l'attache, notamment au point de liaison.En ce qui concerne les armatures en nappes, la rupture de l'attache a été observéepratiquement dans tous les essais. On peut conclure que l'association de plusieurs élémentsentraîne une augmentation de l'effort d'ancrage et donc de l'effort global de traction.

* D'une manière générale, on constate que la valeur du déplacement correspondant aumaximum de l'effort de traction augmente avec le nombre d'éléments dans le cas desarmatures linéaires.

* Les déformations des éléments sont différentes suivant leur mode d'assemblage :

- pour les bandes de roulement aplaties, il s'agit d'une déformation propre del'élément, qui peut atteindre des valeurs élevées(18%) ;

- pour les bandes de roulement sur chant et pour les flancs, il s'agit d'une déformationpropre de l'élément (étirement) ainsi que d'une ovalisation de la forme de l'éprouvette, quiaugmente la valeur initiale de son diamètre dans le sens de la traction. La somme des deuxdéformations peut donner une valeur élevée :

.25 cm pour les flancs, alors que leur diamètre intérieur est de 35 cm ;

.37 cm pour les bandes de roulement sur chant, alors que leur diamètreintérieur est de l'ordre de 56 cm.Les éprouvettes déterrées après essais montrent la forme en cœur de ces élémentsinitialement circulaires.

Les résultats obtenus dépendent aussi des caractéristiques du matériau de remblai (poidsvolumique, angle de frottement,...). On voit ainsi toute l'importance d'avoir un bon matériaude remblai bien compacté. L'hétérogénéité de certains des résultats pourrait provenir desconditions d'essais (remblai non compacté).

On retiendra également que les armatures en nappes présentent des déformations beaucoupmoins importantes que les armatures linéaires dans les conditions de surcharges verticales, etplus particulièrement pour ce qui concerne les bandes de roulement sur chant. C'est cettedisposition qui sera utilisée par la suite.

Enfin, au niveau de la mise en œuvre, il faut veiller à ne pas déplacer les éléments de pneuslors du remblayage.

2.3.5. Conclusions

Les essais d'adhérence sol-pneumatique ont permis de bien connaître ce phénomène etsurtout de dimensionner la longueur des renforcements (linéaire ou en nappe). Lephénomène de défaut d'adhérence n'est pas fréquent et, à partir d'une association de troiséléments, l'effort maximal est toujours obtenu par rupture des attaches.

Les valeurs de cet effort sont en général très élevées de l'ordre de 20 à 60 kN avec cependantdes déformations élevées. Néanmoins on peut limiter ces déformations en limitant les effortsappliqués.

De toutes façons, dans tous les cas de figures, un assemblage en nappe paraît toujours être lemeilleur (effort élevé, déformation la plus faible).

La figure 25 montre que, pour une déformation de 5 cm, on peut obtenir un effort de l'ordrede 20 kN pour une trame carrée. Un tel assemblage, associé à un dispositif d'accrochage

judicieux (par exemple, attache sur la deuxième rangée des éléments), permettra de limiterencore plus la déformation.

L'assemblage par nappe est extrêmement intéressant, notamment dans le cas d'uneconstruction sur sols de faible portance; l'ensemble se comporte comme un massif cohérentconstitué par des milliers de petits gabions liés les uns aux autres. Cette disposition permetde plus de mieux répartir les charges sur le sol de fondation, de limiter le tassementdifférentiel entre les différents points du massif et d'empêcher le développement des fissuresà l'intérieur de la masse de remblai.

2.4. CAPACITE PORTANTE D'UN MASSIF DE PNEUSOL

2.4.1. Généralités

Nous avons profité d'un essai croisé de fondations superficielles sur un sable saturé pourréaliser le premier essai de capacité portante sur Pneusol.

Deux essais de chargement de semelles circulaires de 2 m2 de surface (B= 1,6m), réaliséssur un massif de Pneusol, ont été réalisés en octobre 1987 sur le site expérimental deChatenay-sur-Seine par le Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées de l'Est Parisien(CANEPA, 1987)).

2.4.2. Données générales de l'expérimentation

La station expérimentale de Chatenay-sur-Seine se trouve à 70 km de Paris. Une fossed'essais a été creusée sur le site. De forme rectangulaire, son emprise au niveau du terrain est

de l'ordre de 230 m2. De section trapézoïdale, elle a une profondeur d'environ 3,20m. Lafosse a été imperméabilisée au moyen d'une bâche en plastique. Un drain entouré d'ungéotextile non-tissé a par ailleurs été mis en place à deux niveaux à sa périphérie. La figure30 montre la géométrie de la fosse.

Son volume est de 424 m3. Des tirants d'ancrage ont été réalisés pour permettre la mise encharge des semelles.

Quatre lits de pneumatiques de poids lourds ont été mis en œuvre et associés à du sable deFontainebleau. Les figures 31 et 32 montrent de manière schématique respectivement unecoupe et une vue de dessus du massif de Pneusol réalisée. Les figures 33, 34 montrent ladisposition du Pneusol à l'intérieur de la fosse.

a) Le sable de Fontainebleau

Une dizaine d'analyses granulométriques ont été réalisées. Le fuseau des résultats obtenus estdonné sur la figure 35.

Le tableau 9 récapitule les pourcentages moyens des refus pondéraux cumulés pour chaquetamis, ainsi que les coefficients granulométriques qui en découlent. Comme on peut le voir,il s'agit d'un sable mal gradué à granulométrie serrée.

Figure 31 : Géométrie de la fosse d'essai (Chatenay-sur-Seine)

Tableau 9 : Caractéristiques granulométriques moyennes

___________________________________________________________________Tamis Refus pondéral Coefficients(mm) (%) granulométriques

____________________________________________________________________

0,40 0,40 Cu= D60/D10=1,90

0,315 3,100,250 17,80

0,160 74,80 Cc= (D30)2/D10*D60=1

0,100 98,800,080 99,30

____________________________________________________________________

Figure 32 : Coupe schématique du massif de Pneusol

Figure 33 : Empilement de principe des pneus dans le massif de Pneusol

Un essai de compactage ainsi que des mesures de l'indice portant C.B.R ont été réalisés etont donné les résultats suivants:

γd OPN = 15,4 kN/m3

w OPN = 16%

indice CBR = 14%

Les mesures de poids volumiques réalisées sur le sable ont fourni:

γdmin = 13,57 kN/m3

γdmax = 16,55 kN/m3

γs = 26 kN/m3

Figure 34 : Géométrie générale du massif expérimental de Pneusol

Figure 35 : Fuseau granulométrique du sable de Fontainebleau

Dans le massif, nous avons obtenu γd= 14,54 kN/m3 avec un degré de saturation Dr de 36%.

Les caractéristiques pressiométriques moyennes obtenues respectivement pour le massif desable seul (support du massif de Pneusol) noyé et partiellement immergé sont indiquées dansle tableau 10.

Tableau 10 : Caractéristiques mécaniques moyennes du massif de sable totalement etpartiellement immergé______________________________________________________________________

Pressiomètre Pénétromètre. Pénétromètre dynamique statique

_________________________________________________________Massif pl EM qd qc fs

(kPa) (kPa) (kPa) (kPa) (kPa)______________________________________________________________________

Noyé 430 4500 1800 4400 70______________________________________________________________________

w=7% 650 8200 3500______________________________________________________________________

b) Mise en œuvre du Pneusol

D'une manière générale, la mise en œuvre de chaque couche a été effectuée de la manièresuivante:

- mise en place des pneumatiques,- remblaiement en sable de Fontainebleau au moyen d'une mini-pellemécanique montée sur chenilles, jusqu'à recouvrement des pneus sous 10cmde sable,- arrosage de la couche,- compactage,- contrôle de la densité.

Pour la quatrième et dernière couche, il a été procédé différemment:

- pose des pneumatiques,- étalement d'un géotextile non-tissé,- remblaiement en sable de Fontainebleau jusqu'à recouvrement des pneussous 40cm de sable,

- arrosage de la couche, - compactage d'une seule moitié du massif,- contrôle de la densité.

Notons que le compactage est relativement léger et est dû uniquement à la circulation de lamini-pelle.

c) Contrôle de la mise en œuvre

Le principe de la mesure de la densité est relativement simple: le contrôle est effectué pourle remblai se trouvant à l'intérieur du trou de la jante. La couche appelée 1 est celle qui est la plus profonde. Deux paramètres sontrelevés: le poids volumique sec γd (kN/m3) et la teneur en eau w(%) (Tableau 11).

Tableau 11 : Résultats du contrôle du compactage

_____________________________________________________________ Couche 1 Couche 2 Couche 3 Couche 4 Couche 5______________________________________________________________ γd w γd w γd w γd w γd w

14,3 5,8 14,2 6,6 14,0 4,8 14,0 6,2 14,3 5,3_______________________________________________________________

d) Description des mesures

Quatre capteurs de pressions totales ont été posés dans le massif expérimental au droit dessemelles: deux de dimensions 200*300 et deux de 100*200. La figure 36 montrel'implantation initiale de ces appareils.

Figure 36 : Plan d'implantation des capteurs de pression totale

Un seul type de semelle a été utilisé pour les essais de chargement. C'est une semelle

circulaire de surface 2m2 (1,6m de diamètre) et 20cm d'épaisseur. Elle est en béton arméavec, à sa partie supérieure, une plaque en acier de 30mm d'épaisseur et de 1m de diamètrepermettant le centrage de la rotule et, à la base, une autre plaque d'acier de 10mmd'épaisseur, dont l'objet est d'assurer un contact lisse fondation-sol. La figure 37 rappelle lesprincipales caractéristiques de cette semelle.

Figure 37 : Schéma de la semelle utilisée pour le chargement

Figure 38 : Conception générale du dispositif de chargement

La charge est appliquée sur la semelle au moyen d'un vérin hydraulique monté sur un chariotmobile pouvant coulisser sur une poutre retenue à chacune de ses extrémités par un tirantd'ancrage. La figure 38 montre le dispositif de chargement.

Une rotule est intercalée entre l'extrémité du vérin et la semelle d'essai. Elle est conçue pourque le centre de la portion sphérique coïncide avec le centre du plan inférieur de lafondation. En phase de chargement, la rotation de la semelle autour de ce centre est permise.

2.4.3. Méthodologie des essais

a) Généralités

Globalement, les deux essais ont été conduits de la même façon. La charge a été appliquéede manière progressive sur la fondation par paliers, jusqu'à enfoncement de la semelle de 15à 20cm, chaque palier étant maintenu pendant 30 minutes ou plus. Il s'agit donc d'essaisrelativement courts, dont la durée maximale de chargement (essai E2) n'a pas dépassé 4heures.

b) Les mesures en cours de chargement

Quatre paramètres ont été contrôlés au cours du chargement :

- la charge appliquée,- l'enfoncement de la fondation,- les mouvements verticaux de la surface du sol à proximité de la fondation,- les pressions totales dans le massif au droit de la semelle.

La charge est déduite de la pression du fluide dans le vérin.

L'enfoncement de la semelle est repéré par 4 capteurs de déplacement, disposés suivant deuxdiamètres perpendiculaires.

Six capteurs de déplacement ont été utilisés pour suivre les déplacements verticaux àproximité immédiate de la semelle pendant son chargement.

Les pressions totales développées dans le massif au droit des fondations ont été suivies par 4capteurs.

Pendant la durée de chaque palier de chargement, les mesures sont effectuées "en continu",chaque capteur étant relevé tous les 6 secondes. Au-delà de 10 minutes, elles ne le sont quetoutes les 2 minutes.

Pour chaque niveau de chargement, une mesure de pression a été effectuée à la fin du palier.

2.4.4. Résultats des essais

a) Généralités

Les deux essais réalisés ont donné les résultats suivants sont rassemblés dans le tableau 12.

Tableau 12 : Résultats des essais

________________________________________________________________________N° Diamètre Nombre Durée totale Charge maxi. Enfoncement

Semelle Paliers Chargement appliquée mesuré_________________________________________________________________________

1 160 cm 5 126 min 499 kN 134.66 mm2 160 cm 7 186 min 551 kN 145.00 mm___________________________________________________________________________

Dans ce qui suit, sont fournis uniquement les résultats concernant les enfoncements moyensde la fondation en fonction de la pression moyenne transmise au sol, leur évolution enfonction du temps sous charge constante (Q) et les pressions totales mesurées dans le solpour chaque palier de chargement.

L'interprétation des résultats des essais a été conduite de manière identique à celle pratiquéehabituellement pour ce type d'essai. Les principales définitions sont explicitées ci-après:

- Paramètre de fluage

Lorsqu'on examine les mesures de tassements d'une semelle sous charge constante, ons'aperçoit qu'elles évoluent en fonction du temps. Si l'on prend comme origine des temps ledébut de chaque palier de chargement, on constate que les tassements augmententlinéairement avec le logarithme des temps. La figure 39 illustre cette particularité dans le casde l'essai E1.

Les paramètres de fluage sont, par définition, la pente (notée A) et l'ordonnée à l'origine(notée B) des droites "moyennes" caractérisant chaque palier de chargement. Ces droitessont appelées des droites de stabilisation.

Figure 39 : Courbes d'enfoncement moyen de la fondation en fonction du temps.Résultats de l'essai E1

- Corrections des paramètres de fluage

Pour tenir compte de l'influence de la loi de chargement sur les paramètres A et B ainsiobtenus, nous avons été amenés à corriger les mesures d'enfoncement moyen des semelles.La figure 39 schématise la méthode utilisée (méthode de Koppejan). Elle conduit à denouvelles droites de stabilisation, que l'on suppose indépendantes de la durée et du nombrede paliers réalisés. Les paramètres de fluage corrigés sont par définition la pente (notéeAcor) et l'ordonnée à l'origine (notée Bcor) de ces nouvelles droites.

Figure 40 : Correction des paramètres de fluage. Schéma de principe de la méthode utilisée.- Courbes de fluage

Ces courbes donnent l'évolution de la pente des droites de stabilisation en fonction de lapression moyenne transmise au sol. Deux courbes sont fournies dans ce qui suit. La premièrecorrespond au paramètre A (notée "courbe brute"). La seconde correspond au paramètreAcor (notée"courbe corrigée").

- Courbes de tassement

Elles donnent l'évolution du tassement de la fondation en fonction de la pression moyennetransmise au sol. Là aussi, deux courbes sont données. La première, dite "courbe brute",correspond au tassement mesuré à la fin de chaque palier de chargement. La seconde dite"courbe de référence", donne le tassement "à 10 ans", estimé à partir des paramètres Acor et

Bcor.

- Paramètres caractéristiques d'un essai

Pour l'interprétation des essais, une pression de rupture notée qr et un fluage caractéristique

Ac ont été conventionnellement définis:

.la pression de rupture qr est la pression correspondant à un enfoncement de

15% de la largeur de la semelle sur la courbe de référence;

.le fluage caractéristique Ac, est la pente des droites de stabilisation corrigées

observée sous une pression de chargement égale à qr/2.

b) Résultats des mesures d'enfoncement

Les courbes de fluage et de tassement du sable présentent un aspect classique: une allureparabolique au fur et à mesure de l'augmentation du chargement (Fig.41).

Les deux essais sur le Pneusol donnent à peu près les mêmes résultats. Le seul écartcorrespond au "coude" des courbes. Ce résultat est extrêmement intéressant, car il montreque, sous une hauteur de remblai de l'ordre de 0,4 mètre, le "mélange" est à peu prèshomogène. La disposition des semelles étant différente, on aurait pu penser pouvoir décelerdes différences plus marquées. Cette expérience a conduit, au moins à fixer, lors desréalisations en vraie grandeur, l'épaisseur de couverture du Pneusol à 0,40 m.

Ce résultat corrobore les essais de plaque effectués en terrassements sur des bicouches.Lorsqu'on compacte un bicouche, la couche inférieure étant de module plus faible que lacouche supérieure, le module d'ensemble obtenu est toujours plus faible jusqu'à une certainehauteur de remblai de l'ordre de 0,50m. C'est à partir de là que l'influence de la couche laplus faible ne se manifeste plus. Bien entendu, cette hauteur dépend du rapport des modulesdes deux matériaux.

En pratique, on retiendra de ces essais que les courbes de chargement présentent toutes unepremière partie approximativement linéaire, où les enfoncements peuvent être considéréscomme proportionnels aux charges appliquées. Ensuite les enfoncements croissent plusrapidement. On ne note pas de rupture au-delà de la phase pseudo-linéaire. Pour le sable, lesruptures diffèrent selon le type de sols et le cas de chargement considéré.

Pour tenir compte des différentes sortes de rupture observées, et de l'influence de la duréedes paliers sur les courbes expérimentales obtenues, nous avons défini précédemment unecourbe de chargement de référence et une pression de rupture conventionnelle. Nous avonsretenu la courbe à "10 ans", c'est à dire une courbe extrapolée à partir des mesures de fluagefaite sous chaque palier de chargement, et défini conventionnellement la pression de ruptureqr comme celle qui correspond à un enfoncement de 0,15b à 10 ans (AMAR et al 1983).

* Comparaison entre le Pneusol et le sable

Le tableau 13 ci-dessous récapitule les résultats de l'ensemble des essais effectués et donnentles caractéristiques qr et Ac des massifs de Pneusol (P1,P2) et de sable (S1,S2).

Tableau 13 : Comparaison Pneusol et sable

____________________________________________________Essai qr Ac Cas de

(kPa) (mm) figure____________________________________________________

S1 517 6,7 1S2 511 5,4 1

____________________________________________________P1 247 3,8 2P2 262 1,7 3

____________________________________________________

On tire de ce tableau des résultats importants pour l'utilisation du Pneusol dansd'autres domaines du Génie Civil :

- si la capacité portante du Pneusol est égale à la moitié de celle du sable, elle estcependant loin d'être négligeable. Elle est de plus largement suffisante pour supporter unouvrage (maison individuelle par exemple).

- le coefficient de fluage est lui aussi un peu plus faible. Une telle structure seraitamenée à tasser un peu moins dans le temps. Des essais réalisés sur modèles réduits à l'INSAde Lyon donneront certainement plus de précisions sur ce résultats.

Figure 41 : Courbes de fluage et de tassement des essais E1 et E2.

La figure 42 schématise les différents cas de figures expérimentés.

Les essais effectués sont les premiers réalisés pour l'étude de la capacité portante du Pneusol.Ils sont dans l'ensemble assez probants et la dispersion des résultats est relativement faible.

Lors de la réalisation du remblai en Pneusol léger de Cannes-Mandelieu sur l'Autoroute duSoleil A8 (1985) des essais d'homogénéité ont été faits. Le Pneusol étant recouvert de 50cmd'une grave de bonne qualité et compactée dans les conditions des Recommandations pourles Terrassements Routiers (LCPC,SETRA, 1994), les essais à la dynaplaque sur toute la

surface du chantier ont montré une faible variation du coefficient d'amortissement,démontrant ainsi une bonne homogénéité de la structure.

Figure 42 : Schéma des cas de figures expérimentés

2.5. COMPORTEMENT D'UN MASSIF DE PNEUSOL SOUS CHARGESDYNAMIQUES

2.5.1. Introduction

Cette étude expérimentale en vraie grandeur a été réalisée sur treize massifs (5 m par 6 m),construits avec deux matériaux différents: trois massifs avec du sable au CER de Rouen en1984 (deux massifs de Pneusol de conception différente et un massif de référence) et dixmassifs avec du mâchefer au Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées de Strasbourg en1986 (9 massifs de Pneusol et un massif de référence)Tous ces massifs ont été soumises à des sollicitations dynamiques. Des appareils de mesure(accéléromètres et capteurs de pressions) ont été posés à l'intérieur de ces massifs pour

permettre la comparaison de leurs performances. Cependant, seuls les trois massifs du CERont été relativement bien équipés, avec pour objectif la détermination des caractéristiquesmécaniques du Pneusol. Les structures strasbourgeoises, moins équipées, étaient destinées àla recherche de la structure la plus efficace.

2.5.2. Matériaux utilisés

a) sable

Figure 43 : Disposition des appareils de mesure

Le sable utilisé pour la construction des trois massifs du CER est un sable limoneux degranulométrie 0/10 provenant des carrières SNEC, sol sensible à l'eau dont l'emploi enremblai nécessite une mise en œuvre dans des conditions très voisines de celles del'Optimum Proctor Normal. Les principales caractéristiques de ce matériau sont résumésdans le tableau 14.

Tableau 14 : Caractéristiques du sable utilisé au CER.________________________________________________________________________Classe Granulométrie Equivalent Poids Proctor de sable volumique

CBR à________________________________________________________________________RTR d/D %<80µm %>2mm ES ES' γs γ

w wopn________________________________________________________________________

B2m 0/10 8% 20% 26 29 26,5 20 8% 51

kN/m3 kN/m3

________________________________________________________________________b) Les pneumatiques

Les pneumatiques sont des pneus usagés de poids lourds. Ils sont utilisés tels quels,jointivement (sans lien entre eux) pour constituer des nappes.

c) Le géotextile

Le géotextile incorporé aux structures est un non tissé réalisé à partir de filaments continus100% polyester :

- identification Bidim U 36 (Rhône Poulenc Textiles)- masse surfacique 270 g/m2

Le poids volumique du Pneusol ainsi réalisé est de 8 à 10 kN/m3. Il dépend pour beaucoupde l'épaisseur de la couche de remblai intercalaire séparant chaque nappe de pneus.

d) Le mâchefer

Le mâchefer utilisé pour les essais du LRPC de Strasbourg provient de l'incinération

d'ordures ménagères. Son poids volumique sec est de l'ordre de 16.60 kN/m3. La teneur eneau est de l'ordre de 21.5% ; son pH est de 4,65 et il a un angle de frottement Φ importantde 45°. Après déferraillage, la mise en œuvre est relativement aisée :

- par temps sec, si la teneur en eau est inférieure à ϖOPN+2%

- par temps humide, si la teneur en eau est inférieure ϖOPΝ (petite pluie)

Le compactage se fait par couche de 30 à 50 cm, soit 4 à 6 passes avec un CV 415 vibrantplus éventuellement 5 à 10 passes d'un compacteur à pneus.

Le module mesuré à l'essai de plaque après compactage est compris entre 35 et 60 MPa.

Si nous devons utiliser dans la réalité ce mâchefer pour des ouvrages il est absolumentnécessaire de vérifier la conformité du matériau avec les Recommandations du ministère del'Environnement

2.5.3. Description des massifs testés

Les trois massifs réalisés à Rouen ont pour dimensions 5m par 6m et environ 1,30md'épaisseur. Ils sont mis en œuvre et compactés chacune en trois couches élémentaires de 45cm d'épaisseur. Les massifs testés à Strasbourg ont des structures variées.

a) Structure 1 (CER de Rouen)

Figure 44 : Structure 1 - Coupe et Vue en plan

Réalisée en trois couches de 45cm d'épaisseur environ, chaque couche est constituée d'unenappe de pneumatiques posés jointivement soit sur le fond de forme (cas de la première

couche), soit sur la couche précédente (cas de la deuxième et de la troisième couche). Ladeuxième nappe de pneumatiques est décalée par rapport à la première et à la troisième.

Au-dessus de chaque nappe de pneumatiques, on dispose le géotextile de manière à le fairerentrer grossièrement à l'intérieur du volume de la jante (opération effectuée parpiétinement); ensuite, le sable est mis en place à l'avancement au chargeur ou à la pellehydraulique, de façon à obtenir environ 20 cm d'épaisseur (après compactage) au-dessus duflanc des pneumatiques.

La situation et le repérage des différents points de mesure (nivellement, dynaplaque ...) sontreprésentés , ainsi que la position des deux capteurs situés sur le fond de forme de lastructure. La figure 44 montre les capteurs de pression installées dans le massif.

b) Structure 2 (CER de Rouen)

Elle se différencie par le fait que le géotextile est cette fois disposé préalablement au-dessusde chaque couche finie (Fig.45). Le sable est mis de la même manière.

Il est certain que le géotextile n'a dans ce cas qu'un rôle d'anticontaminant. De plus, il permetaussi de faire la comparaison avec le précédent lorsqu'on les sollicite sous chocs ou souschargements rapides.

On remarque que pour cette structure, le volume des vides peut être plus faible que dans leprécédent, le sable mis en place n'étant pas retenu par le géotextile et ayant de ce fait plus defacilités pour remplir les vides et en particulier l'intérieur des pneumatiques. En particulier,lors du compactage, les bords des pneus ont plutôt tendance à se refermer.

La disposition des autres nappes (2 et 3) ne change pas. La situation et le repérage desappareils de mesures sont indiqués sur la figure 45.

c) Structure 3

La structure 3 est une structure de référence et est constituée de trois couches de sable de45cm d'épaisseur après compactage. Elle est équipée d'un capteur et d'un accéléromètre.

Figure 45: Structure 2 - Coupe et Vue en plan

d) Structures du LRPC de Strasbourg

Les structures testées sont nombreuses et variées et sont constituées soit de pneus de poidslourds, soit de pneus de tourisme en entiers ou partiellement découpés. Elles ont

essentiellement pour but la détermination de la meilleure structure parmi celles testées. Lafigure 46 montre quelques profils de toutes ces structures

Figure 46 : Coupes de quelques profils testées au LRPC de Strasbourg

2.5.4. Principe des essais

Les essais consistent à mesurer l'amortissement du Pneusol en utilisant deux typesd'excitateurs. Le premier, utilisé à Rouen, est une dynaplaque, appareil de mesure de ladéformabilité des plates-formes de terrassement et des couches de forme. Il permetd'appliquer sur la plate-forme à ausculter une sollicitation dynamique analogue en intensitéet fréquence à celle provoquée par le passage d'un essieu chargé à 13 tonnes roulant à 60km/h au moyen d'une masse que l'on fait tomber sur une couronne de ressorts fixés sur uneplaque métallique de 600 mm de diamètre reposant sur le sol. Le temps d'application de lacharge est de l'ordre de 15 à 20 microsecondes (Fig.47).

La réponse de la plate-forme à la sollicitation est mesurée par le coefficient de restitutionénergétique du choc ainsi engendré, qui s'exprime par le rapport entre la hauteur du rebondde la masse et la hauteur de la chute initiale. Une courbe d'étalonnage permet de traduire lecoefficient de restitution en un module dynamique. Le nombre de mesures effectuées aprèschaque couche est de 15 pour les massifs Pneusol et de 5 pour le massif de référence.

Préalablement, le sol support est contrôlé en 5 points. Les résultats sont représentés sur lesfigures 49 à 51.

Le deuxième excitateur, utilisé à Strasbourg, est constitué d'une masse tombant sur uneplaque métallique de diamètre 300 mm et de 20 mm d'épaisseur.

Les capteurs de mesure sont des accéléromètres placés soit à l'intérieur de la structure testée,soit à 3 m d'elle et, dans ce cas, fixés sur une embase métallique très lourde.

Les signaux résultants sont traités de façon à obtenir des vitesses particulaires, puis analysésen temps et fréquence. Dans le domaine temporel, ce sont les valeurs crêtes-crêtes de lavitesse particulaire qui ont été relevées, afin de prendre en compte toute l'énergie du signal,qui n'est pas toujours symétrique (Fig.48).

Figure 47 : Caractéristique de l'impulsion produite pour une hauteur de chute de 0.50 m

Figure 48 : Définition de la vitesse crête-crête

Les spectres de fréquence ont été tracés entre 10 et 200 Hz. L'amplitude de cesreprésentations ne présente que peu d'intérêt, puisqu'il s'agit d'une source artificielle.

2.5.5. Résultats des contrôles de mise en œuvre

a) Epaisseur des couches

Pour les trois massifs de Rouen, les épaisseurs des couches élémentaires varient de 40 à 48cm et les épaisseurs totales de 126 à 138 cm.

Figure 49 : Module dynamique (Dynaplaque) en fonction de la structure et du nombre de couches (1er chargement, essais du CER de Rouen)

Figure 50 : Module dynamique (Dynaplaque) en fonction de la structure et du nombre de couches(2ème chargement, essais du CER de Rouen)

Figure 51 : Module dynamique (Dynaplaque) en fonction de la structure et du nombre de couches(3ème chargement, essais du CER de Rouen)

b) Poids volumiques

Le compactage de chaque couche, réalisé à l'aide d'un compacteur vibrant, est contrôlé parun gammadensimètre à profondeur variable en 9 points répartis sur la structure et après 4, 8,et 16 passes du compacteur.

Les résultats sont traduits graphiquement sur la figure 51 en taux de compactage moyen enfonction du logarithme du nombre de passes du compacteur (taux de compactage = poidsvolumique sec moyen divisé par le poids volumique Proctor de référence, en pourcentage).

On observe (Fig.52), que pour le Pneusol, l'évolution du compactage en fonction du nombrede passes est très faible ; le taux de compactage maximum est pratiquement obtenu pour 4passes. Il existe peu de différences entre les massifs de Pneusol. Par contre, le massif deréférence en sable a vu son taux de compactage évoluer de manière importante et atteint100% (contre 98%) après 16 passes du compacteur.

On peut cependant remarquer sur les massifs de Pneusol l'apparition de fissures dans lematériau au droit des pneus (Fig.53). Ces fissures semblent marquer la mise en place dumatériau dans les pneumatiques après environ 8 passes pour une hauteur au-dessus despneus de l'ordre de 20 cm. Elles marquent aussi les zones de modules différents (le pneu et lesol).

Figure 52 : Evolution du taux de compactage en fonction du nombre de passes (essais du CER de Rouen)

Figure 53 : Vue de la surface d'un massif de Pneusol après compactage (essais du CER de Rouen).

2.5.6. Résultats des essais du CER de ROUEN

Au cours de la mise en œuvre des différents massifs et après leur réalisation, les testssuivants ont été réalisés :

- suivi de l'évolution du module dynamique à la dynaplaque,- mesure de la pression et de l'accélération induite dans le matériau, sous ladynaplaque, au passage du compacteur vibrant et sous chocs.

a) Module dynamique des massifs

Quelle que soit le massif considéré, le module dynamique diminue par rapport à celui du solsupport dès la mise en œuvre de la première couche : il est divisé par 4 à 5,5 pour les massifsde Pneusol et seulement par 1,5 à 2 pour le massif de sable de référence.

Après la mise en œuvre de la deuxième couche, on ne constate plus d'évolution du modulequelle que soit la structure. Par contre, après la mise en œuvre de la troisième couche, lemodule augmente pour le massif de référence (la valeur atteinte est sensiblement égale àcelle mesurée sur la plate-forme initiale).

Pour les massifs de Pneusol, la mise en œuvre de la troisième couche ne modifie passensiblement la valeur initiale observée sur la première couche. Cela signifie que ladéformabilité n'évolue pas sous l'action des sollicitations répétées. Ces résultats permettentde conclure que le module dynamique du Pneusol n'évolue pas en fonction du nombre decouches Les essais à la dynaplaque refaits après 40 jours n'ont pas donné de différencemarquante.

b) Pressions et accélérations sous sollicitations de la dynaplaque

La position des capteurs et des accéléromètres est indiqué sur les figures 44 et 45. Lescapteurs situés en I et E sur le massif 1 n'ont pas au-dessus d'eux la même structure que lescapteurs situés au point 5 dans le massif 2. En effet, à la verticale de ces deux capteurs, on nerencontre pas de pneumatiques, même après la mise en œuvre de la troisième couche. Lesrésultats sont traduits sur la figure 53. Quelle que soit la structure, les pressions etaccélérations induites diminuent en fonction du nombre de couches (augmentation de ladistance entre le capteur et l'embase de la dynaplaque). Cette diminution est plus importantesur les massifs 1 et 2 que sur le massif 3, où les valeurs sont déjà très faibles à l'origine.

Après la mise en œuvre de la première couche de Pneusol, les pressions au chargement sontde l'ordre de 6 fois plus faibles que sur le massif 3 ; après la mise en œuvre des deux autrescouches, elles sont 3 à 5 fois plus faibles. En accélération induite, celles-ci sont 3 à 4 foisplus faibles sur le massif de Pneusol sous 2 à 3 couches.

En fonction du nombre de chargements, les pressions évoluent peu dans le massif 3 quel quesoit le nombre de couches. Pour le massif 2, il faut la mise en place de la troisième couchepour que les pressions n'augmentent plus en fonction du nombre de chargement.

Le massif de Pneusol 1 semble avoir une réponse différente du massif 2 ; en tout cas, ilconduit à des pressions induites supérieures ou égales à celles observées sur le massif deréférence. Ceci est tout à fait normal dans la mesure où le chargement est directementappliqué sur le capteur, sans l'interposition d'aucune nappe de pneumatiques.

Ces résultats démontrent que la meilleure disposition des pneus est celle où un chargementrencontre toujours au moins un pneu. Il faut donc adopter la disposition orthorhombique despneus afin de présenter un minimum de vides. La couche suivante sera donc décalée parrapport à la première d'un demi-diamètre. Chaque massif doit avoir au moins trois couches.

Figure 54 : Pressions et accélérations lors des trois chargements (Essais du CER de Rouen)

c) Pressions et accélérations sous compacteur vibrant

Après le compactage de la troisième couche, les pressions et accélérations induites à la basedes massifs sont mesurées lors d'un passage supplémentaire (après 16 passes) du compacteurvibrant. Les résultats sont conformes aux autres mesures. Par exemple, la pression induitedans la massif 2 est environ 2 fois plus faible que la pression enregistrée à la base du massifde référence et du massif 1

d) Pressions et accélérations sous chocs

Les sollicitations dynamiques sont réalisées à l'aide d'un boulet en acier de 400 kg et de deuxmasses en béton de 520 kg (0,60m*0,60m*0,60m) et de 1100 kg (1m*1m*0,50m), quidevraient tomber d'une hauteur de 5m. En fait, le système de décrochage des blocs n'étantpas instantané, la hauteur de chute a varié de 1,50 à 2 m ; de plus, ces blocs ne sont pasparfaitement horizontaux lorsqu'ils touchent le sol.

Cependant, pour une hauteur de chute de l'ordre de 2,10 m de la masse de 520 kg, la pressioninduite dans le massif de référence est deux fois supérieure à celle du massif 1 (0,385 MPapour 0,164 MPa). Pour une hauteur de chute du boulet de 2,1 m, la pression induite dans lemassif de sable est de 20% plus élevée que la pression induite dans le massif 1.

Il semblerait que le comportement d'une structure en Pneusol dépend beaucoup de ladisposition des pneus et aussi peut-être de la forme des blocs (influence sur la répartition descontraintes dans le sol). Des essais en vraie grandeur (DDE du Var, Campenon Bernard..)permettent d'avoir quelques résultats quantitatifs.

2.5.7. Résultats des essais du LRPC de Strasbourg

Pour les dix massifs du LRPC de Strasbourg construits avec du mâchefer, le dépouillementdes signaux enregistrés permet de tirer des résultats très intéressants. Un exemple de signaltemporel et du spectre de fréquence correspondant est donné sur la figure 55.

Figure 55 : Type de signal temporel et spectre de fréquence (Essais du LRPC de Strasbourg)

Seule l'analyse des signaux temporels a permis d'aboutir à des conclusions intéressantes, carla variation entre les spectres obtenus sur les différentes structures est trop faible pour êtresignificative. Par contre, les niveaux crête-crête obtenus à partir des signaux temporelsmettent en évidence des atténuations significatives des vitesses particulaires. Les résultatssont résumés dans le tableau 15.

Tableau 15 : Vitesses particulaires mesurées dans les différents massifs testés au LRPC deStrasbourg

___________________________________________________________________________ Massifs 1 2 3 4 5 6 7 8 910ref.___________________________________________________________________________ Vitesse(mm/s) 1,5 1,3 2,2 1,1 1,3 1,2 2,3 4,4 3,8 4,8___________________________________________________________________________

On constate, tout d'abord, que tous les massifs comportant un Pneusol fabriqué à partir depneus de poids lourds (1-2-3-4-5-6-7) ont une vitesse crête-crête plus faible que celle dumassif de référence (10). Elles ont un bon "pouvoir absorbant".

Pour une épaisseur faible (1,2m), une disposition en quinconce donne de meilleurs résultats(exemple: massifs 1-2 par rapport à 3). Par contre, la différence n'est plus significativelorsque la hauteur est un peu plus importante (2m) (exemple : 4-5-6).

Le passage de trois à six couches ne produit pas de différence sensible et marquante.

Des analyses plus fines restent à faire au niveau du filtrage des fréquences. Mais, d'ores etdéjà, on peut envisager l'utilisation du Pneusol comme matériau anti-vibration. Possédant unmodule relativement élevé (environ 10 MPa à 12 MPa pour un matériau de base de l'ordre de30 MPa) il pourrait servir par exemple de couche de fondation à une chaussée anti-vibration,afin de limiter les nuisances dues notamment à la circulation des camions ou des tramways.

Un tel matériau pourrait aussi servir de fondation "antisismique" ou sur sols gonflants pourdes maisons individuelles. Ce sera un programme de longue haleine car les recherches dansle domaine de la mitigation sismique ne sont pas aisées et nécessitent beaucoup de temps,d'argent.

Un programme de recherches de faisabilité sur ce sujet est en cours de réalisation entrel'ENIT (Tunisie) et le LCPC. Une étude a été proposée par le LCPC pour protéger lesynchrotron de Grenoble des vibrations routières.

2.6. ETUDE EN LABORATOIRE DU PNEUSOL LEGER

2.6.1. Généralités

Les pneus usagés constituent une population diverse et variée par les marques, les tailles, ledegré de vieillissement, d'usure, la forme des trous, des déchirures, les renforcementsinternes des bandes de roulement, des tringles... Les paramètres à étudier (s'il fallait lesétudier tous) sont donc très nombreux. De plus, il ne serait certainement pas aisé de le fairecar la concurrence entre les firmes est très sévère et les secrets de fabrication (constitution dela gomme, type des armatures utilisées, etc.) sont jalousement gardés.

Pour toutes ces raisons, un essai de chargement sur deux empilements de pneus sans sol nepeut donner les mêmes valeurs de l'effort et des déformations. Et c'est là qu'interviennent lessols de remblaiement dont l'utilisation a essentiellement pour but d'atténuer les dispersionsdues aux disparités structurelles et formelles des pneus et aussi de donner au nouveaumatériau un module suffisant pour supporter des structures variées (routes, maisons,..).

Si l'on considère un pneu de poids lourd dont le trou de la jante est rempli de remblai etsoumis à un chargement, tout effort de compression se répartit entre un effort principal dansle sol de remblai et un effort faible voire négligeable du pneu compte tenu de la différence de modules de déformations entre ces deux matériaux (Fig.56).

Figure 56 : Pneusol, matériau composite

La rupture de ce matériau composite correspond en principe à la limite de résistance du solcar, paradoxalement, bien que de faible module, le pneu a des résistances plus importantes(présence de fibres de renforcement) que le sol. Or ce dernier est fortement confiné àl'intérieur du trou de la jante.

La déformation latérale du sol est donc empêchée. Il n'est pas aisé dans l'état actuel desrecherches de définir la rupture d'un tel matériau, et ses caractéristiques mécaniques à larupture, tout au moins pour les pneus de poids lourds.

On peut aussi se poser la question de savoir quelle part respective de la résistance ducisaillement du sol et des pneus on mobilise au cours de la sollicitation depuis les valeurstrès faibles des déformations jusqu'à la rupture (s'il y a rupture).

De cette analyse sommaire du comportement du Pneusol on voit que la qualité du remblaiparticipe au bon fonctionnement du Pneusol (et fonction de la destination de l'ouvrage).

2.6.2. Essai de chargement d'une colonne de pneus

La figure 57 montre les résultats d'un essai de chargement en "laboratoire" effectué sur unecolonne de quatre pneus vides et de Pneusol (le remblai étant de la grave sableuse).La déformation augmente avec la charge et est très importante dans le cas des pneus vides.Le module de cette colonne de quatre pneus vides est de 0,15 MPa, à comparer à 1,2MPapour le Pneusol.Un compactage par vibration effectué à la fin du chargement n'a pas changé le module dudéchargement. On constate, par contre, un léger fluage des pneus dans le cas des pneusvides.

Figure 57 : Essai de compression: "Courbe contrainte-déformation

A ce phénomène il faut ajouter le fait que la déformation des pneus dépende aussi du nombrede ceux-ci ; une colonne de quatre pneus ne se déforme pas de la même manière qu'unecolonne de huit. Les empilements de pneus vides sont très sensibles aux efforts extérieursnotamment les efforts horizontaux.

2.7. CONCLUSIONS

Le programme des essais préconisés comportant une étude expérimentale et théorique àpartir des essais à l'appareil triaxial sur un sol renforcé "sable-latex", des essais in situd'adhérence "pneumatique-sol", de capacité portante, de comportement sous chargesdynamiques ont permis de dégager les principales conclusions suivantes:

* un sable "renforcé" par des feuilles de latex a des caractéristiques globales plusfaibles que celles du sable seul. Le module du latex étant plus faible que celui du sable,l'introduction de ce dernier dans un échantillon de sable ne permet pas une amélioration dumatériau composite ainsi réalisé. On observe ainsi de nombreux résultats d'essais decomposite sable non-tissé. Contrairement au latex le pneu usagé possède de très nombreusesarmatures dans la bande de roulement et dans les tringles.

* les essais d'adhérence "pneumatique-sol" sur de nombreux assemblages (bandes deroulement, flancs,..) ont permis d'avoir de nombreux résultats indispensables pour unemeilleure connaissance et réalisation d'ouvrages de soutènement. On obtient peu de rupturespar défaut d'adhérence c'est à dire rupture par glissement sans cassure des renforcementsdénotant une bonne adhérence entre les différents assemblages testés avec le sol utilisé.Actuellement le maillage le plus intéressant est le carré, fait avec des bandes de roulement

sur chant. Mais rien ne nous empêche ultérieurement d'utiliser des pneus de tourisme enentier moyennant quelques essais complémentaires.

* En pratique, on retient des essais de chargement in situ de sable et de Pneusol, quesi la capacité portante du Pneusol est égale à la moitié de celle du sable, elle est cependantloin d'être négligeable. Elle est de plus largement suffisante pour supporter un ouvrage(maison individuelle, par exemple).

* Soumis aux sollicitations dynamiques, tous les massifs comportant un Pneusolfabriqué à partir de pneus de poids lourds ont une vitesse crête-crête plus faible que celle dumassif de référence. Ils ont un bon "pouvoir absorbant".

Mais, d'ores et déjà, on peut envisager l'utilisation du Pneusol dans le domaine routier.Possédant un module relativement élevé, il pourrait servir par exemple de couche defondation à une chaussée anti-vibration, afin de limiter les nuisances dues notamment à lacirculation des camions ou des tramways. Des essais complémentaires sont réalisés encollaboration avec ESRF de Grenoble en vue de ce type d'application.

"Il y a quelque chose de pire que d'avoir une âme perverse, c'est d'avoir une âmehabituée" (C. Peguy)